1．锰铜片分流器
以锰铜片作为分流电阻RS，当大电流i（t）流过时会产生相应的成正比的微弱电压 Ui（t），其数学表达式为
Ui（t）＝i（t）R
该小信号Ui（t）送入乘法器，作为测量流过电能表的电流i（t）。其原理图如3-11所示。
锰铜分流器和普通电流互感器相比，具有线性好和温度系数小等优点。锰铜分流器A选用F2锰铜片，厚度2mm，取样电阻Rs选175μΩ，则当基本电流为5A时，1、2之间的取样信号Ui＝0.875mV。
图3-11 锰铜分流器测量电器原理图
2．电流互感器
采用普通互感器（电磁式）的最大优点是电能表内主回路与二次回路、电压和电流回路可以隔离分开，实现供电主回路电流互感器二次侧不带强电，并可提高电子式电能表的抗干扰能力。其原理框图如图3-12所示。
（α） （b）
图3-12 电流互感器电气原理图
（α）穿线式；（b）接入式
i（t）＝KI iT（t）
式中 i（t）——流过电能表主回路的电流； iT（t）——流过电流互感器二次侧的电流；
KI——电流互感器的变比。
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u(t)?iT(t)RL?i(t)KI?RL
式中 u（t）——送往电能计量装置的电流等效电压； RL——负载电阻。
（二）电压输入变换电路
和被测电流一样，上百伏（100V或220V）的被测电压也必须经分压器或电压互感器转变为等效的小电压信号，方可送入乘法器。电子式电能表内使用的分压器一般为电阻网络或电压互感器。 1．电阻网络
采用电阻网络的最大优点是线性好、成本低，缺点是不能实现电气隔离。
实用中，一般采用多级（如3级）分压，以便提高耐压和方便补偿与调试。典型接线如图3-13所示。
图3-13 典型电阻网络线路图
2．电压互感器
采用互感器的最大优点是可实现一次侧和二次侧的电气隔离，并可提高电能表的抗干扰能力，缺点是成本高。其电路图如图3-14所示。
u（t）＝KU uU（t）
式中 u（t）——被测电压；
uU（t）——送给乘法器的等效电压。
图3-14 电压互感器电路图
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二、乘法器电路
模拟乘法器是一种完成两个互不相关的模拟信号（如输入电能表内连续变化的电压和电流）进行相乘作用的电子电路，通常具有两个输入端和一个输出端，是一个三端网络，如图3-15所示。理想的乘法器的输出特性方程式可表示为
U0（t）＝KUX（t）UY（t），
式中 K——是乘法器的增益。
图3-15 乘法器表示方式
从乘法的代数概念出发，乘法器具有四个工作区域，由它的两个输入电压极性来确
定。根据两个输入电压的不同极性，乘积输出的极性有四种组合，可以用图3-16平面中的四个象限来具体说明。凡是能够适应两个输入电压极性的四种组合的乘法器，称为四象限乘法器。若一个输入端能够适应正、负两极性电压，而另一个输入端只能适应单一极性电压的乘法器，则称为二象限乘法器。若乘法器在两个输入端分别限定为某一种极性的电压能正常工作，它就是单象限乘法器。
图3-16 模拟乘法器的工作象限图
实现两个输入模拟量相乘的方法有多种多样。乘法器是电子式电能表的核心部分，并非每一种乘法器电路都能适用电子式电能表，下面介绍电子式电能表中常用的乘法器。 （一）时分割乘法器
时分割模拟乘法器的工作过程实质上是一个对被测对象进行调宽调幅的工作过程。它在提供的节拍信号的周期T里，对被测电压信号ux作脉冲调宽式处理，调制出一正负宽度T1、T2之差（时间量）与ux成正比的不等宽方波脉冲，即T2－T1＝K1ux；再以此脉冲宽度控制与ux同频的被测电压信号uy的正负极性持续时间，进行调幅处理，使u＝
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K2uy；最后将调宽调幅波经滤波器输出，输出电压U0为每个周期T内电压u的平均值，它反映了ux、uy两同频电压乘积的平均值，实现了两信号的相乘，输出的调宽调幅方波如图3-17所示。
图3-17 调宽调幅波示意图
也有的时分割乘法器对电流信号ix、iy进行调宽调幅处理，输出的直流电流信号I0表示电流ix、iy乘积的平均值。前者称为电压平衡型时分割乘法器，后者称为电流平衡型时分割乘法器。
采用三角波作为节拍信号的电压型时分割乘法器的电路原理如图3-18所示。被测电压转换为ux，被测电流转换成电压uy。图中电路的上半部分是调宽功能单元，下半部分是调幅功能单元。由运算放大器N1和电容C1组成积分器，对经R1、R2输入的电流作求和积分；﹢UN和﹣UN是正、负基准电压，在电路的设计中，基准电压UN的幅值应比输入电压ux大得多；S1、S2为两个受电平比较器控制并同时动作的开关；电平比较器是具有两个稳态的直流触发器；运算放大器N2、电阻R4和电容C2组成了滤波器。积分输出电压u1和三角波发生器产生的节拍三角波电压u2都加到电平比较器上，当u1＞u2时，电平比较器输出低电平，S1、S2分别接﹣UN、﹣uy；当u1＜u2时，电平比较器输出高电平，S1、S2分别接﹢UN、﹢uy；当u1＝u2时，为比较器转换状态。乘法器的输出电压U0就是由S2的动作所得到的幅度为士uy的不等宽方波电压经滤波后的直流成分。该乘法器电路若干单元输出电压的波形如图 3-19所示。
图3-18 三角波信号的时分割乘发器电路原理图
1．调宽功能单元
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假定输入电压ux为正值，积分器接通ux和﹢UN，输出电压u1从a点（见图3-19）逐渐向下变化（a b段），在a b段内，u1＞u2，达到b点时，u1＝u2。 由于三角波电压继续向上变化，致使u1＜u2，于是电平比较器输出高电平，S1接通﹣UN，积分器输出电压u1转而逐渐向上变化（bc段），达到c点时，u1＝u2，紧接着三角波电压继续下降，u1＞u2，电平比较器输出低电平，S1接通﹢UN，电压u1再次向下变化??。如此反复，积分器输出电压u1呈锯齿波形。
设开关S1接通﹢UN的时间为T1，接通﹣UN的时间为T2，且T1＋T2＝T。当系统达稳态时，积分器在T1、T2时间段内的总积分电荷量应为零，即
?ux?uUN?U???T1??x?N?T2?0 ??R?RR2?R2??1??1?uxR1(T1?T2)?UNR2(T1?T2)?0
T1?T2??R2TR1UNux
即开关S1接通﹣UN、﹢UN的时间差（T2－T1）与输入电压ux成正比。
图3-19 三角波信号的时分割乘发器波形图
2．调幅功能单元
开关S2在比较器的控制下与S1同时动作，在T1期间接通﹢uy，输出电压u为﹢uy，
在T2期间接通﹣uy，输出电压u变为﹣uy。经滤波器输出后，得到电压U0为u的反向平均值
U0??uy?T1?T2T?R2R1U10
Nuxuy?Kuxuy?ui
电子式电能表的结构和工作原理
